Vorrichtung zum Regeln des Stromdurchganges einer Glühkathodenröntgenröhre
o. dgl. Die Erfindung bezieht sich auf eine. Vorrichtung zur Regelung des Stromdurchganges
einer Glühkathodenröntgenröhre o. dgl. mittels Vorrichtungen, bei denen zum angegebenen
Zwecke mit einer Glühkathodenröhre gearbeitet wird, an deren Kathode die Elektronenemission
sich abhängig von dem zu regelnden Strome verändert, und mit den sich so ergebenden
Änderungen des Anodenstromes den Stromschwankungen entgegengewirkt wird. Die Erfindung
besteht in Verbesserungen derartiger Einrichtungen und ist im wesentlichen dadurch
gekennzeichnet, daß der Heizstrom für die Glühkathodenröhre von der sekundären Wicklung
eines Transformators abgenommen wird, dessen Primärwicklung in Serie in den Anodenkreis
der Röntgenröhre eingeschaltet ist, und daß in eine der gemeinsamen Zuleitungen
zweier parallel zu einer Stromquelle geschalteter Kreise, von denen der eine den
Anodenstrom für die Glühkathodenröhre und der andere den Heizstrom für die Röntgenröhre
liefert, eine Impedanz eingeschaltet ist. Zur Regelung bei großen Spannungsschwankungen
wird gemäß der Erfindung noch eine zweite Glühkathodenröhre vorgesehen, deren Anodenkreis
mit dem der ersten Röhre entgegengesetzt parallel geschaltet ist, und deren Heizstrom
über eine Impedanz von derselben Stromquelle entnommen wird, welche die Anodenströme
für beide Entladungsröhren liefert. Weitere Kennzeichen der Erfindung werden sich
aus nachstehender Beschreibung ergeben. Ein ganz besonderer Vorteil der neuen Anordnung
liegt darin, daß der Strom in dem zu überwachenden Stromkreise so gut wie konstant
gehalten werden kann, ohne irgendwelche Teile der Gesamteinrichtung regeln bzw.
jeweils entsprechend den herrschenden Verhältnissen verstellen zu müssen. Für die
Regelung selbst ist ein an sich nur verhältnismäßig geringer Aufwand an Energie
erforderlich. Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in -den Abb. i bis
4 dargestellt.Device for regulating the passage of current in a hot cathode x-ray tube
o. The like. The invention relates to a. Device for regulating the passage of current
a hot cathode X-ray tube o. The like. By means of devices in which the specified
Purposes with a hot cathode tube is worked, at whose cathode the electron emission
changes depending on the current to be regulated, and with the resulting
Changes in the anode current counteract the current fluctuations. The invention
consists in and is essentially improved in such devices
characterized in that the heating current for the hot cathode tube comes from the secondary winding
a transformer is removed, whose primary winding in series in the anode circuit
the X-ray tube is switched on, and that in one of the common supply lines
two circuits connected in parallel to a power source, one of which denotes the
Anode current for the hot cathode tube and the other the heating current for the X-ray tube
supplies, an impedance is switched on. For regulating large voltage fluctuations
a second hot cathode tube is provided according to the invention, its anode circuit
with which the first tube is connected opposite in parallel, and its heating current
is drawn via an impedance from the same current source as the anode currents
supplies for both discharge tubes. Further characteristics of the invention will emerge
result from the description below. A very special advantage of the new arrangement
lies in the fact that the current in the circuit to be monitored is practically constant
can be held without regulating or regulating any parts of the overall facility.
having to adjust each according to the prevailing conditions. For the
Regulation itself is in itself only a relatively low expenditure of energy
necessary. Several embodiments of the invention are shown in FIGS
4 shown.
Die Röntgenröhre 2 (Abb. i) ist durch die Leitung 5, 6 an die
Sekundärwicklung eines Transformators 7 angeschlossen. Die Primärwicklung
dieses Transformators 7 wird durch die Leitungen 8, 9 unmittelbar
an das Netz io, ii angeschlossen, dessen Strom meist verhältnismäßig staxken Schwankungen
unterliegt. Der Heizstrom für die Kathode 3 der Röntgenröhre wird über die
Leitung 12, 13 und den Regelwiderstand 15 der Sekundärwicklung eines Transformators
14 entnommen. Die Regelvorrichtung gemäß der Erfindung enthält als wesentlichen
Bestandteil eine Glühkathodenröhre 17. Die Temperatur ihrer Kathode 18 schwankt
entsprechend den Stromänderungen in der Röntgenröhre, da die Kathode 18 an
die
Sekundärwicklung eines Abwärtstransformators--o gelegt ist, dessen Primärwicklung
durch die Leitung 21, 22 mit der Sekundärwicklung des bereits erwähntem, den Röhrenstrom
liefernden Transformators7 in Reihe geschaltet ist. Nach Abb. i ist die Leitung
21, 2-, aus der Mitte der Sekundärwicklung herausgeführt. Es kann jedoch auch gemäß
Abb. 2 die Primärwicklung des Transformators 2o unmittelbar in die der Röhre die
Hochspannung zuführende Leitung5 eingeschaltet werden. Den Anodenstrom für die Röhre
17 liefert die Sekundärwicklung eines Transformators23. Die Primärwicklung desselben
ist durch die Leitungen ?4, 25, parallel mit der Primärwicklung des Transformators
14, unmittelbar an die Netzleitungen io, ii geschaltet. In die Netzleitung ist vor
der Verzweigung in die Zuleitungen zu den beiden Primärwicklungen eine Drossel
7,6 geschaltet.' Wie aus Abb. i ersichtlich, ist die Leitung 24,
25 unmittelbar an das Netz angeschlossen. Nach Abb. 2, kann
die Leitung 24, 25 nicht unmittelbar an das Netz, sondern hinter dem Transformator
14 jener Leitung angeschlossen werden, welche der Kathode der Röntgenröhre den Heizstrom
liefert. Hier liegt also die Primärwicklung des Transformators 23 nicht parallel
zur Primär- sondern parallel zur Sekundärwicklung des Transformators 14. Die Drossel
26 liegt wieder im Primärkreis des Transformators 14.The X-ray tube 2 (Fig. I) is connected to the secondary winding of a transformer 7 by the line 5, 6 . The primary winding of this transformer 7 is connected directly to the network io, ii through the lines 8, 9 , the current of which is usually subject to relatively high fluctuations. The heating current for the cathode 3 of the X-ray tube is taken from the secondary winding of a transformer 14 via the line 12, 13 and the variable resistor 15. The control device according to the invention contains a hot cathode tube 17 as an essential part. The temperature of its cathode 18 fluctuates according to the changes in current in the X-ray tube, since the cathode 18 is connected to the secondary winding of a step-down transformer - o, whose primary winding is connected through the line 21, 22 the secondary winding of the previously mentioned transformer 7 supplying the tube current is connected in series. According to Fig. I, the line 21, 2-, is led out of the middle of the secondary winding. However, according to FIG. 2, the primary winding of the transformer 2o can also be switched directly into the line 5 which supplies the high voltage to the tube. The anode current for the tube 17 is supplied by the secondary winding of a transformer 23. The primary winding of the same is connected directly to the power lines io, ii by the lines 4, 25, in parallel with the primary winding of the transformer 14. A choke 7,6 is connected in the power line before the branching into the supply lines to the two primary windings. As can be seen from Fig. I, the line 24, 25 is connected directly to the network. According to Fig. 2, line 24, line 25 that are not connected directly to the network but behind the transformer 14 which supplies the cathode of the X-ray tube the heating current can. Here, the primary winding of the transformer 23 is not parallel to the primary but rather parallel to the secondary winding of the transformer 14. The choke 26 is again located in the primary circuit of the transformer 14.
Die Temperatur der Glühkathode 18 und die vom Transformator
9,3 gelieferten Anodenspannungen werden so geregelt, daß Sättigungsstrom
in der Röhre 17 vorhanden ist. Zu diesem Zwecke wird die von der Sekundärwicklung
des Transformators 2o gelieferte Spannung genau dem Widerstande der Kathode 18 angepaßt.The temperature of the hot cathode 18 and the anode voltages supplied by the transformer 9, 3 are regulated in such a way that saturation current is present in the tube 17. For this purpose, the voltage supplied by the secondary winding of the transformer 2o is matched precisely to the resistance of the cathode 18.
Wenn der Strom in der Röntgenröhre über oder -unter einen bestimmten
Wert steigt bzw. fällt, so bewirkt die entsprechende Veränderung des Heizstromes
der Kathode 18 eine ebenfalls den jeweiligen Verhältnissen entsprechende Änderung
des Stromdurchganges der Röhre 1.7. Bei voller Sättigung ändert sich der Stromdurchgang
nach Richardson entsprechend nachstehender Gleichung:
Hierin bezeichnet r den Stromwert, T die absolute Temperatur der Kathode und e die
Basis der natürlichen Logarithmen. a und b
sind Konstanten. Wie der Gleichung
zu entnehmen ist, ändert sich der Stromdurchgang bzw. die Elektronenströmung hauptsächlich
mit der Temperatur, also mit dem Heizstrom. Bei ioprozentiger Vergrößerung des Heizstromes
vergrößert sich der Blektronenstrom um etwa 3oo Prozent. Diese starke Erhöhung des
den Leitern io, ii entnommenen Stromes ist von einer starken Erhöhung des Spannungsabfalles
in der Drossel 26 begleitet. Infolge der entsprechenden Spannungsverminderung
in der Primärwicklung des Transformators 14 wird auch der Heizstrom für die Röntgenröhre
und somit die Temperatur der Kathode in der Röntgenröhre 2 verringert. Umgekehrt
verringert ein schwächer werdender Stromdurchgang der Röntgenröhre die Leitfähigkeit
der Röhre 17, Der Anodenstrom der Röhre 17 sinkt, und der Strom in der Drossel ?,6
und dementsprechend auch der Spannungsabfall an ihr wird geringer, die Spannung
an der Primärwicklung des Transformators 14 und damit die Temperatur der Kathode
der Röntgenröhre steigt. Da somit ein Steigen oder Fallen des Stromes unmittelbar
durch einen Wechsel der Kathodentemperatur der Röntgenröhre ausgeglichen wird, kann
der Stromdurchgang niemals in wahrnehrnbarem Maße von einem jeweils festgesetzten
Werte abweichen. Die Anordnung nach Abb. 3 wird vorteilhaft angewendet, wenn
die Netzspannungen außergewöhnlich stark schwanken. Es wird in diesem Falle noch
eine zweite Glühkathodenröhre 30
vorgesehen. Sie wird, wie schon erwähnt,
entgegengesetzt parallel zu der Röhre 17 an die Sekundärwicklung des Transformators
23
angeschlossen. Den Heizstrom für die zweite Röhre 3o liefert ein Transformator
35 über die Leitungen 33, 34.- Der Transformator selbst wird vom Netz
gespeist, in welches in Reihe, wie aus Abb. -# ersichtlich, die beiden Drosseln
36, 37 eingeschaltet sind. Eine Zunahme der Netzspannung bedingt eine Steigerung
der Heizstromspannung der Röhre 30, so daß deren Stromdurchgang entsprechend
stärker wird, der Spannungsabfall in den Drosseln 36, 37
zunimmt und die vom
Transformator 14 gelieferte Heizstromspannung für die Röntgenröhre 2 entsprechend
verringert wird. Die Größe der Drossel 36 wird so gewählt, daß bei Änderungen
des Heizstromes der Röhre 30
und entsprechend der Temperatur der Kathode und
daher des Elektronenstromes sich eine solche Änderung des Spannungsabfalles an der
Drossel ergibt, daß das Potential an den Endklemmen der Leiter 38, 39 irn
wesentlichen konstant sein würde, wenn keine durch innere Veränderungen der Rontgenrohre
verursachten Stroniveränderungen in der Röhre 1,7 auftreten würden.If the current in the X-ray tube rises or falls above or below a certain value, the corresponding change in the heating current of the cathode 18 causes a change in the current passage of the tube 1.7, likewise corresponding to the respective conditions. At full saturation the current passage changes according to Richardson according to the following equation: Here r denotes the current value, T the absolute temperature of the cathode and e the base of the natural logarithms. a and b are constants. As can be seen from the equation, the passage of current or the flow of electrons changes mainly with the temperature, i.e. with the heating current. If the heating current is increased by 10 percent, the electrons current increases by about 300 percent. This strong increase in the current drawn from the conductors io, ii is accompanied by a strong increase in the voltage drop in the choke 26 . As a result of the corresponding voltage reduction in the primary winding of the transformer 14, the heating current for the X-ray tube and thus the temperature of the cathode in the X-ray tube 2 are also reduced. Conversely, a weakening current passage of the X-ray tube reduces the conductivity of the tube 17, the anode current of the tube 17 decreases, and the current in the choke?, 6 and accordingly the voltage drop across it decreases, the voltage across the primary winding of the transformer 14 and thus the temperature of the cathode of the X-ray tube rises. Since a rise or fall in the current is thus immediately compensated for by a change in the cathode temperature of the X-ray tube, the passage of current can never deviate from a fixed value to a perceptible extent. The arrangement according to Fig. 3 is advantageously used when the mains voltages fluctuate extraordinarily strongly. In this case, a second hot cathode tube 30 is also provided. As already mentioned, it is connected to the secondary winding of the transformer 23 in the opposite direction, parallel to the tube 17. The heating current for the second tube 3o provides a transformer 35 via the lines 33, 34.- The transformer itself is powered from the mains, in which in series, as shown in Fig. - # seen, the two throttles 36, are turned on 37th An increase in the mains voltage causes an increase in the heating current voltage of the tube 30, so that its current passage is correspondingly stronger, the voltage drop in the chokes 36, 37 increases and the heating current voltage supplied by the transformer 14 for the X-ray tube 2 is correspondingly reduced. The size of the choke 36 is chosen so that when the heating current of the tube 30 changes and the temperature of the cathode and therefore the electron current changes, there is such a change in the voltage drop across the choke that the potential at the end terminals of the conductors 38, 39 is irn would be essentially constant if there were no changes in the currents caused by internal changes in the X-ray tubes in the tube 1,7.
Wenn aber im Innem der Röntgenröhre 2 Änderungen vor sich gehen, beispielsweise
durch Gasentwicklung an metallischen Teilen bzw. aus irgendwelchen anderen Gründen,
oder auch Änderungen durch das Gebrauchsalter der Kathode, so wird sich die Leitfähigkeit
der Röhre 17 entsprechend ändern, so daß die
Kathodentemperatur
selbsttätig auf den ursprünglichen gewünschten Wert der Leitfähigkeit der Röntgenröhre
korrigiert wird. Zur willkürlichen Regelung -dieses Wertes ist der Regelwiderstand
40 vorgesehen.But if there are 2 changes going on inside the X-ray tube, for example
through gas development on metallic parts or for any other reason,
or changes due to the age of use of the cathode, so will the conductivity
of the tube 17 change accordingly, so that the
Cathode temperature
automatically to the original desired value of the conductivity of the X-ray tube
is corrected. For arbitrary regulation - this value is the rheostat
40 provided.
Um die an sich verhältnismäßig große Zahl der Primärwindungen zu verringern,
wird zweckmäßig eine besondere Primärwicklung vorgesehen, die den größeren Teil
des Heizstromes der Röhre 17 zu liefern. hat, während der veränderliche Teil des
Heizstromes durch eine zweite Primärwicklung geliefert wird, die Strom im Verhältnis
des Stromdurchganges durch die zu regelnde Vorrichtung aufnimmt. Nach Abb. 4 wird
hierzu die Kathode der Röhre 17 mit dem Strom der Sekundärwicklung 41 eines
Transformators 42 gespeist. Der Kein 48 dieses Transformators besitzt, wie dargestellt,
einen Luftspalt. Die Primärwicklung 43 empfängt den Strom unmittelbar aus dem Netz
über die Leitung 49, 50
und einen in Serie eingeschalteten Regelwiderstand
44. Die zweite primäre Wicklung ist über die Leitungen 46, 47 mit der Sekundärwicklung
des Hochspannungstransformators 7
bzw. mit der Röntgenröhre 2 in Reihe geschaltet.In order to reduce the actually relatively large number of primary windings, a special primary winding is expediently provided, which supplies the greater part of the heating current of the tube 17. has, while the variable part of the heating current is supplied through a second primary winding, which receives the current in proportion to the current passage through the device to be regulated. According to FIG. 4, the cathode of the tube 17 is fed with the current of the secondary winding 41 of a transformer 42 for this purpose. As shown, the no 48 of this transformer has an air gap. The primary winding 43 receives the current directly from the network via the line 49, 50 and a series-connected variable resistor 44. The second primary winding is connected in series with the secondary winding of the high-voltage transformer 7 and the X-ray tube 2 via the lines 46, 47 .